SpringSecurity的Json Web Token的实现

SecurityJwt

一个基于springSecurity的Json Web Token的实现

GitHub地址

提要

一、SpringSecurity

Spring Security，一种基于Spring AOP 和 Servlet过滤器的安全框架。它提供全面的安全性解决方案，同时在 Web 请求级和方法调用级处理身份确认和授权。。
来自Spring全家桶系列，与SpringBoot无缝衔接。为应用系统提供声明式的安全访问控制功能，减少了为企业系统安全控制编写大量重复代码的工作。

二、JSON Web Token

JSON Web Token（JWT）准确来说是一个规范。实际上就是一个字符串，它由三部分组成——头部（Header）、载荷（playload）与签名（signature）。
头部（Header）用于描述关于该JWT的最基本的信息，即该JWT本身的信息声明，如签名所用算法。
载荷（playload）是存放有效信息的地方。其中信息又分为三个部分——声明部分、公共部分(subject)、私有部分(claim)。
签证（signature）需要base64加密后的header和base64加密后的payload使用.连接组成的字符串，然后通过header中声明的加密方式进行加盐secret组合加密构成（注意：secret是保存在服务器端的）。
在分布式中直接根据token取出保存的用户信息，以及对token可用性校验，单点登录更为简单。

三、开发环境介绍

Java版本：1.8
构建工具：Gradle（目前国内主流构建工具依然是Maven，但是笔者用过Gradle之后就不想再用Maven了，因为Gradle是真的方便很多。其仓库结构向下兼容Maven，也就是说可以使用任何Maven仓库。

build.gradle文件：

plugins {
    id 'org.springframework.boot' version '2.2.0.RELEASE'
    id 'io.spring.dependency-management' version '1.0.8.RELEASE'
    id 'java'
}

group = 'org.zuoyu'
version = '1.0.0'
sourceCompatibility = '1.8'

configurations {
    compileOnly {
        extendsFrom annotationProcessor
    }
}

repositories {
//    这里使用的是阿里巴巴的Maven仓库
    maven {
        url 'http://maven.aliyun.com/nexus/content/groups/public/'
    }
}

dependencies {
    implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-data-jpa'
    implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-security'
    implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-web'
    compileOnly 'org.projectlombok:lombok'
    runtimeOnly 'mysql:mysql-connector-java'
    annotationProcessor 'org.projectlombok:lombok'
//    jwt依赖
    runtime('io.jsonwebtoken:jjwt-jackson:0.10.7')
    runtime('io.jsonwebtoken:jjwt-impl:0.10.7')
    compile('io.jsonwebtoken:jjwt-api:0.10.7')
    testImplementation('org.springframework.boot:spring-boot-starter-test') {
        exclude group: 'org.junit.vintage', module: 'junit-vintage-engine'
    }
    testImplementation 'org.springframework.security:spring-security-test'
}

test {
    useJUnitPlatform()
}

四、源码说明

在这里只分析关键代码（其中的`JwtConstants.java`是我自定义的`final`变量类）

备注：在`security`的配置文件中，将`session`管理器关闭，没有必要使用`session`。

1. `JwtTokenUtils.java`（JWT的工具类）

/**
   * 构建JWT
   *
   * @param subject - 实体
   * @param authorities - 权限
   * @param expiration - 保留时间
   * @return - token
   */
  private static String createJwt(String subject,
      String authorities, long expiration) {
    long nowMillis = System.currentTimeMillis();
    return Jwts.builder()
        .setId(JwtConstants.createTokenId())
        .signWith(SECRET_KEY, SignatureAlgorithm.HS256)
        .setIssuer(JwtConstants.JWT_ISSUER)
        .setSubject(subject)
        .claim(JwtConstants.ROLE_CLAIMS, authorities)
        .setIssuedAt(new Date(nowMillis))
        .setNotBefore(new Date(nowMillis))
        .setExpiration(new Date(nowMillis + expiration * 1000L))
        .compact();
  }

在这里我们使用官方依赖包中的Jwts.builder()方法，创建一个token，其中——

signWith就是设置私密钥与加密方式，SECRET_KEY为私密钥，SignatureAlgorithm.HS256为加密方式。
setSubject为设置公共部分，该部分在客户端可解密。
claim为设置私有部分，其参数为key—value形式。
setIssuedAt为token的签发时间。
setNotBefore为token的生效时间。
setExpiration为token的失效时间。

解析token：

/**
   * 解析token
   *
   * @param token -
   * @return - Claims
   */
  private static Claims parseJwt(String token) {
    return Jwts.parser()
        .setSigningKey(SECRET_KEY)
        .parseClaimsJws(token)
        .getBody();
  }

在这里重点在与setSigningKey，传入我们在创建时候的私密钥SECRET_KEY。

还有几个与security方便交互的方法：

 /**
   * 根据账户构建token
   *
   * @param user - 账户
   * @return -
   */
  public static String createToken(User user, boolean isRememberMe) {
    long expiration =
        isRememberMe ? JwtConstants.EXPIRATION_REMEMBER : JwtConstants.EXPIRATION;
    String spacer = ",";
    List<string> authorities = Arrays.stream(user.getRoles().split(spacer))
        .map(role -&gt; "ROLE_" + role)
        .collect(Collectors.toList());
    return createJwt(JsonUtil.beanToJsonString(user), JsonUtil.objectToJsonString(authorities),
        expiration);
  }



  /**
   * 获取用户
   *
   * @param token - token
   * @return - User
   */
  public static User getUserByToken(String token) {
    String subject = parseJwt(token).getSubject();
    return JsonUtil.jsonStringToBean(subject, User.class);
  }


/**
   * 获取用户的权限
   * @param token - token
   * @return - 权限列表
   */
  public static Collection<!--? extends GrantedAuthority--> getAuthoritiesByToken(String token) {
    String roles = parseJwt(token).get(JwtConstants.ROLE_CLAIMS).toString();
    return JsonUtil.jsonStringToCollection(roles, SimpleGrantedAuthority.class);
  }

2. `AuthenticationSuccessHandlerImpl.java`（Security登录成功后的执行行为）

/**
 * 登录成功的实现.
 *
 * @author zuoyu
 **/
@Scope(value = ConfigurableBeanFactory.SCOPE_PROTOTYPE)
public class AuthenticationSuccessHandlerImpl implements AuthenticationSuccessHandler {

  @Override
  public void onAuthenticationSuccess(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response,
      Authentication authentication) throws IOException {
    String rememberMe = request.getParameter(JwtConstants.USER_LOGIN_REMEMBER_ME);
    boolean isRememberMe = Boolean.parseBoolean(rememberMe);
    User principal = (User) authentication.getPrincipal();
    String token = JwtTokenUtils.createToken(principal, isRememberMe);
    response.setContentType("application/json;charset=utf-8");
    response.setHeader(JwtConstants.TOKEN_HEADER, token);
    response.setStatus(HttpServletResponse.SC_OK);
    PrintWriter responseWriter = response.getWriter();
    responseWriter.write("{\"message\":\"登录成功\"}");
    responseWriter.flush();
    responseWriter.close();
  }


}

这段代码主要思路是——登录成功后，在authentication中获取已经认证成功的用户信息(user)，然后将该user转换为token并返回给客户端。其中的isRememberMe是根据是否为true给予token不同的有效时间（查看完整源代码）。

3. `JwtAuthorizationFilter.java`（自定义基于JWT认证的过滤器）

/**
 * JWT的权限过滤器.
 *
 * @author zuoyu
 * @program jwt
 * @create 2019-10-17 16:26
 **/
@Slf4j
public class JwtAuthorizationFilter extends BasicAuthenticationFilter {

  public JwtAuthorizationFilter(AuthenticationManager authenticationManager) {
    super(authenticationManager);
  }

  @Override
  protected void doFilterInternal(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response,
      FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
    String token = request.getHeader(JwtConstants.TOKEN_HEADER);
    if (StringUtils.isEmpty(token)) {
      chain.doFilter(request, response);
      return;
    }
    User user = JwtTokenUtils.getUserByToken(token);
    Collection<!--? extends GrantedAuthority--> authorities = JwtTokenUtils.getAuthoritiesByToken(token);
    UsernamePasswordAuthenticationToken usernamePasswordAuthenticationToken = new UsernamePasswordAuthenticationToken(
        user, null, authorities);
    SecurityContextHolder.getContext().setAuthentication(usernamePasswordAuthenticationToken);
    super.doFilterInternal(request, response, chain);
  }
}

这段代码的从请求中获取token，并将从token中解析出用户信息(user)和权限信息(authorities)。并根据用户信息(user)和权限信息(authorities)创建属于security框架的权限身份(authentication)，将其存入当前的security环境。

五、使用方法

项目启动后自动建表(JPA)
注册（登录）的账户名称字段为userName
注册（登录）的账户密码字段为passWord
登录时的“记住我”字段为rememberMe

如何使用——

登录之后，在响应Response的头Headers里有字段Authorization，该值就是Token。
后续的访问需在Request的头Headers内携带字段Authorization和其值，以此来表示身份。
rememberMe默认时效为一小时，为true时时效7天，设置路径在org.zuoyu.security.jwt.constants.JwtConstants.java。
测试路径查看org.zuoyu.security.jwt.controller.AuthController.java类。